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Effects of crystallinity and different amines on the acid-base catalytic properties of amine-grafted H-aluminosilicates

Grant number: 21/08326-9
Support type:Scholarships abroad - Research Internship - Doctorate
Effective date (Start): December 01, 2021
Effective date (End): November 30, 2022
Field of knowledge:Engineering - Chemical Engineering - Chemical Technology
Principal researcher:Dilson Cardoso
Grantee:Iago William Zapelini
Supervisor abroad: Svetlana Mintova
Home Institution: Centro de Ciências Exatas e de Tecnologia (CCET). Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR). São Carlos , SP, Brazil
Research place: École Nationale Supérieure d'Ingénieurs de Caen (ENSICAEN), France  
Associated to the scholarship:18/21136-1 - Embryonic zeolites: a novel catalyst for cascade reactions, BP.DR

Abstract

Zeólitas são aluminossilicatos que podem apresentar acidez de Brønsted quando na forma protônica. À medida que a estrutura microporosa da zeólita vai sendo formada, sua acidez total se torna maior, entretanto, em paralelo, ocorre o confinamento dos sítios ácidos no interior da estrutura zeolítica, reduzindo sua acessibilidade. Nesse sentido, materiais menos cristalizados podem apresentar, em diversas reações, maior atividade catalítica. Essa classe de aluminossilicatos parcialmente formados tem recebido especial atenção nos últimos anos como uma classe promissora de catalisadores para reações com moléculas volumosas. Esses precursores zeolíticos apresentam também grande quantidade de silanóis superficiais, que podem ser utilizados para a ancoragem de grupos funcionais orgânicos, como aminas derivadas de silanos, inserindo propriedades básicas em aluminossilicatos protônicos. Nesta proposta pretende-se avaliar a utilização de aluminossilicatos ácidos parcialmente cristalizados na funcionalização com aminossilanos para síntese de catalisadores ácido-base, com foco na redução da limitação difusional para aplicação em reações com moléculas volumosas. Para isso serão preparadas zeólitas H-ZSM-5 e seus precursores com diferentes cristalinidades e razões Si/Al, os quais serão funcionalizados com (3-Aminopropyl)trimethoxysilane (APTMS), Trimethoxy[3-(methylamino)propyl]silane (MAPTMS) e (N,N-Dimethylaminopropyl)trimethoxysilane (DMAPTMS). Os materiais preparados serão avaliados na desacetalização ácida do benzaldeído dimetilacetal seguida de condensação de Knoevenagel com cianoacetato de etila, uma reação modelo para avaliação de catalisadores ácido-básicos. Essa proposta de colaboração internacional permitirá avaliar as propriedades físico-químicas dos precursores com técnicas avançadas de caracterização, especialmente voltadas para o estudo dos sítios ácidos e básicos com moléculas sonda, permitindo o desenvolvimento de novos materiais para reações em série com moléculas volumosas.

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